CN111132110A - 用于无线通信的设备主从角色切换系统及方法 - Google Patents

用于无线通信的设备主从角色切换系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蓝牙耳机通信技术领域，具体涉及用于无线通信的设备主从角色切换系统及方法，方法包括S100对主设备与主机设备间的通信建立监听链路；S200当主设备与从设备间的角色切换被触发时，由主设备和从设备的任一方通过监听链路发起角色互换请求，并在角色互换请求中约定角色互换的时间点，由另一方通过监听链路回复收到角色互换请求的收到请求确认包，系统包括主设备、从设备和主机设备，主设备包括主处理模块，从设备包括从处理模块。本发明将主设备与从设备的角色互换能够保持两个设备的能耗趋于一致，提升设备的使用时长，提高用户体验度。

Description

用于无线通信的设备主从角色切换系统及方法
技术领域
本发明涉及蓝牙耳机通信技术领域，具体涉及用于无线通信的设备主从角色切换系统及 方法。
背景技术
蓝牙耳机是利用蓝牙无线通信技术进行应用的典型产品，蓝牙耳机因无需线缆连接至手 机或电脑等的主机设备上就能进行语音或通话数据的交互，蓝牙耳机极大地方便了用户在使 用电子设备过程中信息交互的使用。
双无线蓝牙耳机包括主耳机和从耳机，两个耳机同步播放主机设备的音乐或者进行通 话。目前双无线蓝牙耳机的两个耳机间的通信实现方案包括：第一种是主机设备只和主耳机 通信，主耳机与从耳机之间建立蓝牙通信链路，主耳机负责向从耳机转发主机设备的音乐或 者通话数据；第二种是由主机设备分别与主耳机和从耳机建立两条A2DP链路，主机设备分 别与主耳机和从耳机通信交互数据；第三种是主耳机接收主机设备的数据包，从耳机以监听 方式获取主机设备发送给主耳机的数据包。
在蓝牙耳机的实际使用过程中，两只蓝牙耳机的角色固定，两只蓝牙耳机一直按照预设 的角色进行工作，用户会在两个耳机播放存在差异或听不清播放内容时，以及任一只耳机失 声时停止使用，将耳机放置进行充电或故障排除，蓝牙耳机的持续使用时间较短，蓝牙耳机 的充电或故障排除操作频繁，用户体验度较差。
发明内容
本发明意在提供一种用于无线通信的设备主从角色切换方法，以解决在蓝牙耳机使用过 程中角色固定造成使用限制问题，提高用户体验度。
本方案中的用于无线通信的设备主从角色切换方法，包括以下步骤：
S100，对主设备与主机设备间的通信建立监听链路；
S200，当主设备与从设备间的角色切换被触发时，由主设备和从设备的任一方通过监听 链路发起角色互换请求，并在角色互换请求中约定角色互换的时间点，由另一方通过监听链 路回复收到角色互换请求的收到请求确认包。
本方案的有益效果是：在主设备或从设备的角色切换被触发时，例如由于主耳机与从耳 机使用时各自的功耗可能会有差异，针对主耳机转发数据的方式，根据实测主耳机会比从耳 机多耗电20％到30％，某些场景下主耳机与从耳机的耗电差异甚至会大于40％，而在停止使用 蓝牙耳机时普遍认为是通信距离带来的暂停使用问题，难以准确地确定蓝牙耳机无法使用的 原因是由电量问题带来的，如果主耳机和从耳机间的主、从角色固定，当任一耳机功耗较大 时，该耳机的电量耗损就较快，从而造成蓝牙耳机单侧失声，蓝牙耳机中的主耳机电量耗损 快导致从耳机的电量大于主耳机时，主耳机被触发角色切换，由主设备或从设备任一方通过 监听链路发出角色互换请求，并在角色互换请求中约定互换的时间点，例如蓝牙耳机中的主 耳机向从耳机发送角色互换请求并约定在下一通信时隙互换角色，另一方接收到角色互换请 求后恢复收到请求确认包，例如从耳机收到角色互换请求后向主耳机发送确认包，将主设备 与从设备的角色互换能够保持两个设备的能耗趋于一致，提升设备的使用时长，提高用户体 验度。
进一步，所述角色切换的触发条件为：所述主设备与从设备间电量差值达到一定阈值时 将电量较大的设备切换成主设备。
有益效果是：将触发条件通过电量的差异进行设置，并将电量较大的设备切换成主设备， 让两个设备的电量使用更平衡，避免任一设备电量耗尽后另一设备无法使用，延长设备的使 用时间。
进一步，所述约定的时间点到达并切换完成后，由新的主设备接收主机设备的数据包和 新的从设备的收到请求确认包，由新的从设备在收到主机设备发送至新的主设备的数据包和 收到请求确认包时向新的主设备发送切换完成确认包。
有益效果是：角色切换完成后，将相应设备的接收或发送数据也进行改变，让切换后设 备的能耗量也相应地改变，提高主设备和从设备间的能耗平衡性。
进一步，所述新的主设备在预设次数内未收到数据包或新的从设备的确认包时恢复初始 从角色，所述新的从设备在预设次数内未收到切换完成确认包时恢复初始主角色。
有益效果是：通过一定的预设次数来限定角色切换的时间，避免主设备与从设备角色切 换失败后无法正常通信，保持主设备与从设备间的通信。
进一步，所述步骤S100中，从设备与主设备协商进入监听确认模式，所述监听确认模 式为主设备或从设备接收主机设备发送的信息，主设备随后继续接收从设备发送的确认信 息，根据两个设备的接收情况，主设备在下一个通信时隙回复主机设备，所述角色切换完成 或切换失败后退出监听确认模式。
有益效果是：在监听确认模式下进行信息的交互，并在信息交互完成后退出监听确认模 式，在通信时隙进行数据传送时是根据通信时隙中主机设备和主设备之间数据包长度，有可 能使得主机设备和主设备之间增加几个毫秒的重传，这几个毫秒的重传不会影响ACL异步链 路的传输，该几个毫秒的延时相当与将主机设备和主设备之间的数据包传输延后到下一个通 信时隙；主机设备和主设备同步链路传输时，主设备和从设备可仅进行短数据包交互，不影 响同步链路，主设备与从设备间的链路管理数据的通信不需要一直占用一条单独的通信链 路，相较于现有的蓝牙通信方式，减少一条链路能够降低主设备和从设备的功耗。
进一步，所述角色互换请求在监听确认模式下以长包交互进行发送，所述确认包以短包 交互进行发送。
有益效果是：将角色互换请求以长包交互方式进行发送，确认包以短包交互方式发送， 能够区分开角色互换请求与确认信息，防止角色切换的错误。
基于上述用于无线通信的设备主从角色切换方法的用于无线通信的设备主从角色切换 系统，包括主设备、从设备和主机设备，所述主设备包括主处理模块，所述从设备包括从处 理模块，所述从处理模块与主处理模块间建立监听链路，所述主处理模块或从处理模块检测 到角色切换的触发条件时发送角色互换请求，所述角色互换请求中约定角色互换的时间点， 所述主处理模块或从处理模块获取到角色互换请求后回复收到请求确认包。
本方案的有益效果是：主设备的主处理模块或从设备的从处理模块通过监听链路进行角 色互换请求的交互，例如蓝牙耳机中主耳机的主处理器检测到电量小于从耳机的电量时，主 耳机的主处理器就可以向从耳机的从处理器发送角色互换请求，从处理器收到角色互换请求 后向主处理器反馈确认包，相当于蓝牙耳机两个设备的能耗使用速度变换，保持两个设备能 耗的平衡，避免任一个设备快速用完电重新充电的问题，延长两个设备的使用时间，提高用 户体验度。
进一步，所述约定的时间点到达并切换完成后，所述新的主处理模块接收主机设备的数 据包和新的从设备的收到请求确认包，所述新的从处理模块在收到数据包和收到请求确认包 时向新的主设备发送切换完成确认包，所述新的主处理模块在预设次数内未收到数据包或新 的从处理模块的确认包时恢复初始角色，所述新的从处理模块在预设次数内未收到切换完成 确认包时恢复初始角色。
有益效果是：角色切换完成后，主设备与从设备的功能进行相应的更换，即更换两个设 备能耗的使用速度，保持主设备与从设备间能耗的平衡性。
进一步，所述从处理模块与主处理模块协商进入监听确认模式，所述主处理模块或从处 理模块将角色互换请求在监听确认模式下以长包交互进行发送。
有益效果是：将角色互换请求以长包交互进行发送，能够将角色互换请求与确认包区分 开，同时能够传送如约定的时间点的更多内容。
进一步，所述从处理模块在角色切换完成或切换失败后退出监听确认模式，所述从处理 模块通过蓝牙私有通信协议交互退出或断开通信链路来退出监听确认模式。
有益效果是：在角色切换的信息交互完成后退出监听确认模式，不会一直占用通信链路， 减少一条链路的能耗消费，更节约能耗。
附图说明
图1为本发明实施例一用于无线通信的设备主从角色切换方法的示意图；
图2为本发明实施例一用于无线通信的设备主从角色切换系统的原理框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明。
实施例一
用于无线通信的设备主从角色切换系统，如图2所示：包括主设备、从设备和主机设备， 以蓝牙耳机为例，主设备接收主机设备的数据包，例如主机设备可以是手机或电脑，数据包 为语言信息或通话信息，主设备包括主处理模块，主耳机即为蓝牙耳机的主耳机，主处理模 块即为主耳机内的主处理器，从设备包括从处理模块，从耳机即为蓝牙耳机的从耳机，从处 理模块即为从耳机内的从处理器，主设备与从设备中的电源和麦克风等使用现有设计，在此 不再赘述，从处理模块对主处理模块与主机设备间通信的建立监听链路，主处理模块或从处 理模块检测到角色切换的触发条件时发送角色互换请求，角色互换请求中约定角色互换的时 间点，主处理模块或从处理模块获取到角色互换请求后回复收到请求确认包。
针对上述用于无线通信的设备主从角色切换系统的用于无线通信的设备主从角色切换 方法，如图1所示，包括以下步骤：
S100，在初始时，主设备与从设备间通信，主设备接收主机设备的数据包进行通信，从 设备对主设备与主机设备间的通信建立监听链路，即从耳机对主耳机与主机设备间的通信建 立监听链路，主设备通过主处理模块与主机设备间建立的通信链路定义为蓝牙链路一，即主 耳机与手机间的通信链路为蓝牙链路一，主设备通过主处理模块与从设备的从处理模块间建 立的通信链路定义为蓝牙链路二，主设备将蓝牙链路一的数据包通过蓝牙链路二发送给从设 备，即主耳机将从手机接收到的数据包发送至从耳机，从设备与主设备协商进入监听确认模 式，从耳机与主耳机间协商进入监听确认模式，监听确认模式为主设备或从设备接收主机设 备发送的信息，主设备随后继续接收从设备发送的确认信息，根据两个设备的接收情况，主 设备在下一个通信时隙回复主机设备；
S200，当主设备与从设备间的角色切换被触发时，例如主设备与从设备间电量差值达到 一定阈值时将电量较大的设备切换成主设备，即主耳机电量小于从耳机电量时，由主设备和 从设备的任一方通过监听链路的监听确认模式发起角色互换请求，角色互换请求以长包交互 进行，长包交互可以包括角色互换请求、蓝牙地址和时钟信息等的链路管理信息，例如主耳 机作为主设备向从耳机作为从设备发送的角色互换请求，并在角色互换请求中约定角色互换 的时间点，如角色互换请求中约定的下一通信时隙互换角色，由另一方通过监听链路回复收 到角色互换请求的收到请求确认包，例如由接收角色互换请求的从耳机向主耳机回复确认 包，确认包可以短包交互进行，如确认信息(ACK)作为的短包。
完成角色切换后，由新的主设备(即原从设备)接收主机设备的数据包和新的从设备(即 原主设备)的收到请求确认包，由新的从设备(原主设备)在收到数据包和收到请求确认包时 向新的主设备(即原从设备)发送切换完成确认包，即新的主耳机接收手机的数据包和新的从 耳机的确认包，新的从耳机接收到数据包和请求确认包时向新的主耳机回复确认包。
在发起角色互换请求后，新的主设备在预设次数内未收到数据包或新的从设备的确认包 时恢复初始从角色，例如新的主耳机(原从耳机)无法收到手机的数据包或新的从耳机(原主 耳机)的确认包，新的主耳机恢复初始功能的从耳机，新的从设备在预设次数内未收到切换 完成确认包时恢复初始主角色，例如新的从耳机(原主耳机)无法收到新的主耳机(原从耳机) 的数据包或新的主耳机(原从耳机)的确认包，新的从耳机恢复初始功能的主耳机，角色切换 完成或切换失败后，主处理模块与从处理模块通过信息交互的行驶退出监听确认模式。
本实施例一通过主耳机和从耳机的电量不相同时触发主耳机发送角色互换请求，将主耳 机与从耳机的角色互换后让能耗使用速度相互替换，能够保持主耳机与从耳机的能耗趋于一 致，提升设备的使用时长，且角色互换请求在监听链路的监听确认模式下以长包交互进行发 送，在完成角色切换或角色切换失败后退出监听确认模式，主耳机与从耳机间的链路管理数 据的通信不需要一直占用一条单独的通信链路，相较于现有的蓝牙通信方式，减少一条链路 能够降低主设备和从设备的功耗。
实施例二
与实施例一的区别是，当主耳机的通信质量较差时，该耳机又一直作为主耳机接收数据 包，容易造成蓝牙耳机整体的通信质量降低，甚至中断通信，所以在主耳机的主处理模块检 测到通信质量低于从耳机时，通信质量以接收信号强度和收包成功率进行表征，由主耳机通 过监听链路向从耳机发送角色互换请求，从耳机的从处理模块获取到角色互换请求后在监听 链路中向主耳机回复确认包，然后由主耳机的主处理模块切换角色建立监听链路，从耳机的 从处理模块再向主耳机回复切换成功的确认包，角色切换成功，新的主耳机(原从耳机)与主 机设备进行语音数据包的传送，本实施例二在通信质量低时进行耳机主从角色的互换，防止 在通信质量低时不切换造成数据传送差的问题。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描 述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若 干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专 利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方 式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.用于无线通信的设备主从角色切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，对主设备与主机设备间的通信建立监听链路；
S200，当主设备与从设备间的角色切换被触发时，由主设备和从设备的任一方通过监听链路发起角色互换请求，并在角色互换请求中约定角色互换的时间点，由另一方通过监听链路回复收到角色互换请求的收到请求确认包。
2.根据权利要求1所述的用于无线通信的设备主从角色切换方法，其特征在于：所述角色切换的触发条件为：所述主设备与从设备间电量差值达到一定阈值时将电量较大的设备切换成主设备。
3.根据权利要求1所述的用于无线通信的设备主从角色切换方法，其特征在于：所述约定的时间点到达并切换完成后，由新的主设备接收主机设备的数据包和新的从设备的收到请求确认包，由新的从设备在收到主机设备发送至新的主设备的数据包和收到请求确认包时向新的主设备发送切换完成确认包。
4.根据权利要求3所述的用于无线通信的设备主从角色切换方法，其特征在于：所述新的主设备在预设次数内未收到数据包或新的从设备的确认包时恢复初始从角色，所述新的从设备在预设次数内未收到切换完成确认包时恢复初始主角色。
5.根据权利要求1至4任一项所述的用于无线通信的设备主从角色切换方法，其特征在于：所述步骤S100中，从设备与主设备协商进入监听确认模式，所述监听确认模式为主设备或从设备接收主机设备发送的信息，主设备随后继续接收从设备发送的确认信息，根据两个设备的接收情况，主设备在下一个通信时隙回复主机设备，所述角色切换完成或切换失败后退出监听确认模式。
6.根据权利要求5所述的用于无线通信的设备主从角色切换方法，其特征在于：所述角色互换请求在监听确认模式下以长包交互进行发送，所述确认包以短包交互进行发送。
7.用于无线通信的设备主从角色切换系统，包括主设备、从设备和主机设备，所述主设备包括主处理模块，所述从设备包括从处理模块，其特征在于：所述从处理模块与主处理模块间建立监听链路，所述主处理模块或从处理模块检测到角色切换的触发条件时发送角色互换请求，所述角色互换请求中约定角色互换的时间点，所述主处理模块或从处理模块获取到角色互换请求后回复收到请求确认包。
8.根据权利要求7所述的用于无线通信的设备主从角色切换系统，其特征在于：所述约定的时间点到达并切换完成后，所述新的主处理模块接收主机设备的数据包和新的从设备的收到请求确认包，所述新的从处理模块在收到数据包和收到请求确认包时向新的主设备发送切换完成确认包，所述新的主处理模块在预设次数内未收到数据包或新的从处理模块的确认包时恢复初始角色，所述新的从处理模块在预设次数内未收到切换完成确认包时恢复初始角色。
9.根据权利要求7或8所述的用于无线通信的设备主从角色切换系统，其特征在于：所述从处理模块与主处理模块协商进入监听确认模式，所述主处理模块或从处理模块将角色互换请求在监听确认模式下以长包交互进行发送。
10.根据权利要求9所述的用于无线通信的设备主从角色切换系统，其特征在于：所述从处理模块在角色切换完成或切换失败后退出监听确认模式，所述从处理模块通过蓝牙私有通信协议交互退出或断开通信链路来退出监听确认模式。
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